POTENSI KARBON AKTIF SEKAM PADI SEBAGAI PENYERAP EMISI GAS CO PADA KENDARAAN SEPEDA MOTOR MENGGUNAKAN PEM-9004 Jurusan Kimia, Fakultas MIPA UNHAS Makassar Rusdianto, Abd. Wahid Wahab, Maming
ABSTRAK Sepeda motor merupakan penyumbang polusi udara terbesar di Indonesia yaitu mencapai 70 - 80%. Emisi yang dihasilkan oleh kendaraan bermotor akan mencemari lingkungan dan sangat berbahaya bagi kesehatan manusia, salah satunya adalah gas karbon monoksida (CO). Gas CO bersifat sangat beracun dan bisa mengakibatkan kematian. Pengujian emisi gas CO dilakukan terhadap beberapa sepeda motor dari keluaran tahun 2007-2011 menggunakan alat PEM - 9004. Hasil pengukuran kadar emisi gas CO pada sepeda motor tahun 2007-2011 berurut-turut sebesar 1,135%, 0,831%; 0,626%; 0,547% dan 0,339%. Data tersebut menunjukkan bahwa semakin tua usia mesin maka semakin besar pula kadar emisi gas CO yang dihasilkan. Penggunaan karbon aktif sekam padi mampu mengurangi emisi gas CO sebesar 10,81%. Kata Kunci: sepeda motor, emisi CO, karbon aktif, PEM-9004.
1. PENDAHULUAN
tumbuhan, dan makhluk hidup lainnya (Arisma,
Kendaraan bermotor dengan jenis dan merk
yang
jumlah
di
berbeda tiap
disebabkan
2010).
mengalami peningkatan
tahunnya.
semakin
Peningkatan
tingginya
Gas buang yang dihasilkan dari sisa
ini
pembakaran pada sepeda motor terdiri dari
aktivitas
berbagai macam gas, ada yang beracun dan ada
masyarakat yang sangat membutuhkan sarana
juga yang tidak beracun.
transportasi untuk kelancaran aktivitas mereka.
seperti
Seiring
Diantara
meningkatnya
jumlah
kendaraan
CO, gas
HC
Gas yang beracun
(hidrokarbon)
yang
beracun
dan
tersebut,
NO x . CO
bermotor mengakibatkan semakin menurunnya
memiliki persentase yang paling besar yaitu
kualitas udara. Gas buang yang ditimbulkan dari
60%. Gas CO tidak berwarna, serta tidak berbau
kendaraan
sehingga
bermotor
tersebut
menimbulkan
sulit
diketahui.
yang
makhluk
hidup
berpengaruh
pencemaran udara akibat industri hanya 20 -
perlu mendapat kajian khusus, karena gas CO
30% saja (Budihardjo, 1991).
hasil pembakaran bersifat racun bagi manusia,
menimbulkan
dampak
yang
buruk
lingkungan dan kesehatan manusia. beracun
dari jutaan
knalpot
setiap
kualitas
sakit
pada
mata,
gangguan saluran pernafasan, dan paru-paru.
Gas-gas
Gas CO ini merupakan salah satu sebab utama
harinya
keracunan gas yang paling umum bagi kesehatan manusia (Arisma, 2010). Agar kadar emisi gas buang CO yang
mengakibatkan berbagai penyakit kronis bila
keluar dari knalpot dapat memenuhi standar
dihirup
baku mutu, maka dilakukan upaya pengendalian
manusia,
yang
rasa
dapat
oleh
udara
menimbulkan
bagi
menimbulkan masalah karena berdampak pada penurunan
dapat
kesehatan
CO
polusi udara sebesar 70 - 80%, sedangkan
Emisi gas dari kendaraan bermotor dapat
bagi
Gas
kerusakan
jaringan
1
antara lain dengan cara
modifikasi mesin
berupa sekam sebesar 22% setiap tahunnya
pembakar,
reaktor
sistem
(Nasution, 2006; Wilder, 2010). Di Sulawesi
pembuangan gas buang. Upaya pengendalian
Selatan, proses produksi gabah kering giling
emisi CO yang lain dan inovatif yakni subtitusi
lebih dari 678.080 ton setiap tahunnya (Hamzah
bahan bakar untuk bensin, penambahan glass
dkk., 2009).
Namun, pemanfaatan biosorben
wool, arang aktif, air atau bahan-bahan lain yang
karbon
dibuat
berfungsi sebagai adsorben gas CO (Daryanto,
termasuk
1995).
beberapa kelemahan seperti kapasitas adsorpsi
pengembangan
Seperti
yang
dilakukan
sekam
dari limbah
padi,
umumnya
pertanian, memiliki
oleh
relatif rendah, luas permukaan kecil, struktur
bahwa penambahan
mikropori terbatas, dan jalur difusi adsorbat (zat
karbon aktif pada sistem pembuangan dapat
pencemar) ke dalam partikel padat (partikel
menurunkan kadar emisi CO pada kendaraan
adsorben) yang panjang (Milenkovic dkk., 2009;
bermotor.
Pemanfaatan karbon aktif komersial
Aggarwal dkk., 1999). Oleh karena itu dalam
(CAC) sebagai adsorben masih terbatas karena
penelitian ini memanfaatkan sekam padi sebagai
biaya produksi yang cukup mahal. Oleh karena
bahan pembuatan arang aktif untuk mengurangi
itu, banyak penelitian dewasa ini yang mulai
kadar emisi gas CO pada kendaraan bermotor
melirik pembuatan karbon aktif dari bahan alam
roda dua dalam mengatasi masalah pencemaran
sebagai biosorben salah satunya sekam padi.
udara akibat emisi gas.
Maryanto dkk. (2009)
telah
yang
Cahyonugroho (2007) telah melaporkan sekam padi dapat dimanfaatkan sebagai adsorben dalam proses adsorpsi warna limbah tekstil denga reagen tawas.
Sekam padi juga menunjukkan
hasil yang baik sebagai adsorben pada proses adsorpsi logam timbal (Pb) (Sembodo, 2006), ion logam tembaga(II) (Cu2+) (Ngatijo dkk., 2011), metilen biru dan eosin (Zakir dkk., 2011), limbah yang mengandung fenol dan turunannya (Yuliati, 2009), dan Gas NO x dengan campuran Cu-NaA dan NaA (Riesthandie dan Muwarni,
2. METODE PENELITIAN 2.1 Pembuatan karbon dari sekam padi Sekam padi yang sudah bersih dan kering dipanaskan dalam tungku pada suhu 400
o
C
selama 2 jam sampai terbentuk karbon. 2.2 Aktivasi karbon menggunakan larutan ZnCl2 Karbon direndam dalam larutan ZnCl2 selama 1 hari. Konsentrasi larutan ZnCl2 adalah sebesar 10% (b/v). Karbon kemudian disaring dan dicuci sampai bersih dengan akuades hingga
2010). Sekam padi merupakan salah satu limbah pertanian
yang sangat berpotensi dimanfaatkan
sebagai biosorben sebab Indonesia merupakan negara agraris menghasilkan limbah pertanian
pH hasil cucian netral (pH = 7). Karbon aktif kemudian dimasukkan kedalam cawan porselin dan dipanaskan dalam muffle furnace pada suhu 400 o C selama 2 jam. 2
dikeringkan dalam oven pada suhu 80 o C selama
2.3 Pembuatan Pelet Karbon Aktif Karbon aktif 100 gram dicampurkan dengan
amilum
bubuk
15
gram kemudian
2 jam. 2.4 Pembuatan Tabung Adsorbsi
ditambahkan 100 mL akuades dan diaduk hingga
Pipa paralon dengan diameter 5 cm
tercampur rata. Campuran ini kemudian dibuat
dipotong dengan panjang 20 cm, seperti yang
pelet menggunakan alat pressing technology.
terlihat pada Gambar 1. Kemudian tabung yang
Pelet karbon aktif yang telah jadi kemudian
telah jadi diisi dengan pelet karbon aktif.
Gambar 1. Tabung adsorbsi 3.4 Pengukuran Emisi Gas Kendaraan
sesuai
rekomendasi
manufaktur.
Dimasukkan
Kendaraan yang akan diukur ditempatkan
probe alat uji Portable Emissions Analyser
pada posisi datar. Dinyalakan dan dinaikkan
(PEM-9004) ke pipa gas buang (knalpot) tunggu
(akselerasi)
20
putaran
mesin
hingga
mencapai
1.900 rpm sampai dengan 2.100 rpm kemudian tahan
selama
60
detik
dan
selanjutnya
kondisi
idle.
Dilakukan
kembalikan
pada
pengukuran
pada kondisi idle dengan putaran
mesin 800 rpm sampai dengan 1400 rpm atau
detik
dan
dilakukan
pengambilan
data
konsentrasi gas yang terukur pada alat uji. Selanjutnya tabung adsorbsi yang berisi karbon
aktif
kendaraan
disambungkan
kemudian
dengan
dilakukan
knalpot
pengukuran
seperti langkah diatas.
3. HASIL DAN PEMBAHASAN 3.1 Penentuan Kadar Emisi Gas Kendaraan Sepeda Motor Tabel 1. Hasil pengukuran kadar emisi gas CO pada sepeda motor dengan PEM-9004 No
Tahun Awal Pemakaian
1 2 3 4 5
2007 2008 2009 2010 2011
Konsentrasi CO (%) 1,066 0,740 0,608 0,538 0,318
1,161 0,858 0,622 0,549 0,342
Rata- rata (%) 1,179 0,896 0,649 0,555 0,357
1,135 0,831 0,626 0,547 0,339
3
1.135
Konsentrasi CO (%)
1.2 1
0.831 0.8 0.626
0.547
0.6
0.339
0.4 0.2 0
2007
2008
2009
2010
2011
Tahun Awal Pemakaian Diagram 1. Hasil pengukuran kadar emisi gas CO pada sepeda motor dengan PEM-9004 Berdasarkan data hasil pengukuran kadar
dari masa pakai merupakan tahun kritis bagi
emisi gas CO pada sepeda motor dari tahun
komponen-komponen mesin dari sebuah sepeda
pemakaian
2007-2011
menggunakan
motor, sehingga pada tahun kelima umumnya
PEM-9004
(Tabel 1) diperoleh kadar CO
semua komponen tersebut harus diservis karena
minimum 0,339% dari emisi gas sepeda motor
operasinya tidak optimal lagi. Disamping itu,
dengan pemakaian di tahun 2011, sedangkan
semakin
kadar emisi CO maksimum diperoleh pada
menempel pada saringan udara sehingga udara
sepeda motor tahun 2007 yaitu sebesar 1,135%.
tidak
dengan
Dari diagram 1 mempelihatkan bahwa
banyak
kotoran-kotoran
yang
lancar masuk ke karburator (Sayoga,
2001).
semakin lama masa pakai kendaraan sepeda
3.2 Penentuan Potensi Karbon Aktif Sekam
motor maka semakin tinggi kadar emisi gas CO
Padi untuk mengurangi Kadar Emisi
yang dihasilkan.
Hal ini disebabkan adanya
Gas CO pada Kendaraan Sepeda Motor
sebagian bahan bakar yang tidak terbakar yang
Adsorpsi gas CO dengan adsorben karbon
ikut keluar bersama gas buang. Masa terkait
dengan
umur
material
komponen
mesin
sepeda
komponen
yang
berperan
pakai
aktif yang berasal dari limbah sekam padi dapat
komponen-
dilihat dengan pengukuran gas. Pengukuran gas
motor
terutama
dengan
melewatkan
emisi
gas
proses
kendaraan sepeda motor pada adsorben karbon
pembakaran yang mengalami kerusakan atau
aktif sebanyak 25 gram. Daya adsorpsi gas CO
penurunan
umur
karbon aktif sekam padi dapat dilihat dengan
sepeda motor maka komponen- komponen mesin
membandingkan hasil pengukuran emisi gas CO
(yang berperan penting pada proses pembakaran)
tanpa adsorben.
unjuk
kerja.
dalam
dilakukan
Semakin
tua
telah banyak mengalami keausan. Tahun kelima 4
Hasil uji karbon aktif dari limbah sekam padi sebagai adsorben gas CO pada sistem
perlakuan aktivasi kimia ZnCl2 dapat dilihat pada Tabel 2 berikut:
pembakaran kendaraan sepeda motor dengan Tabel 2. Hasil Pengukuran Kadar Emisi Gas Buang CO dengan Penambahan Arang Aktif Sekam Padi Pada Kendaraan Motor menggunakan PEM-9004. Kendaraan Motor
Pengukuran tanpa karbon aktif (%)
Pengkuran dengan karbon aktif (%)
Penurunan Emisi (%)
I
1,377
1,234
0,143
II
1,396
1,238
0,158
III
1,443
1,288
0,155
1.443
Konsentrasi CO (%)
1.45 1.4
1.377
1.396
1.35 1.288
1.3
1.25
1.234
Pengukuran tanpa karbon aktif
1.238
Pengkuran dengan karbon aktif
1.2
1.15 1.1
I
II
III
Diagram 2. Hasil Pengukuran Kadar Emisi Gas CO dengan Penambahan Pelet Arang Aktif Sekam Padi pada Sistem Pembuangan Sepeda Motor menggunakan PEM-9004. Berdasarkan data di Tabel 2 dan Diagram 2, hasil pengukuran emisi gas kadar
emisi gas CO
(I), konsentrasi
(II), konsentrasi kadar emisi gas CO sebelum penambahan sebesar 1,396%, sedangkan setelah
sebelum penambahan
diadakan
penambahan
karbon aktif sebesar 1,377%, sedangkan setelah
diperoleh
hasil
penambahan dengan arang aktif diperoleh hasil
demikian pemakaian arang aktif
sebesar 1,234%. Dengan demikian pemakaian
penurunan
arang aktif
persentase penurunan rata – rata sebesar 11,32%.
menyebabkan penurunan sebesar
dengan
sebesar
sebesar
1,238%.
0,158%
0,143% atau dengan persentase penurunan rata –
Pada pengukuran emisi gas
rata sebesar 10,38%. Pada pengukuran emisi gas
kadar
emisi gas CO
arang
aktif
Dengan
menyebabkan atau
dengan
(III), konsentrasi
sebelum penambahan 5
sebesar 1,443%, sedangkan setelah diadakan
4.2 Saran
penambahan dengan arang aktif diperoleh hasil sebesar 1,288%. Dengan demikian pemakaian arang aktif
menyebabkan penurunan sebesar
Untuk penelitian selanjutnya disarankan: 1. Melakukan penelitian menggunakan karbon sekam
padi
tanpa
diaktivasi
untuk
0,155% atau dengan persentase penurunan rata –
mengurangi kadar emisi gas pada kendaraan
rata sebesar 10,74%.
sepeda motor sebagai perbandingan.
Dari ketiga hasil pengukuran tersebut diperoleh
bahwa
karbon
2. Melakukan penelitian menggunakan karbon
aktif sekam padi
aktif dari bahan lain untuk mengurangi kadar
sebanyak 25 gram mampu mengurangi kadar
emisi gas pada kendaraan sepeda motor
emisi gas CO dari kendaraan sepeda motor
sebagai perbandingan.
sebesar 10,81%. Meskipun kendaraan sepeda
3. Melakukan penelitian tentang waktu optimum
motor yang diuji kadar emisinya masih di bawah
(batas
ambang
menyerap emisi gas buang.
batas
sesuai
dengan
peraturan
kejenuhan)
karbon
aktif
untuk
kementrian lingkungan hidup tahun 2006 sebesar 4,5%.
Namun penambahan arang aktif pada
sistem pembakaran kendaraan bermotor dapat dijadikan salah satu altenatif dalam mengurangi tingkat pencemaran gas CO yang diakibatkan
DAFTAR PUSTAKA Aggarwal, D., Goyal, M., dan Bansal, R.C., 1999, Adsorption of Chromium by Activated Carbon from Aqueous Solution, Carbon, 37, (1); 1989-1997.
oleh kendaraan sehingga kualitas udara menjadi Arisma,
lebih baik. 4. KESIMPULAN DAN SARAN 4.1 Kesimpulan Berdasarkan
penelitian
yang
D., 2010, Pengaruh Penambahan Reheater pada Knalpot terhadap Emisi Gas Buang CO Sepeda Motor Yamaha Jupiter Z Tahun 2004, Fakultas Keguruan dan Ilmu Pendidikan Universitas Sebelas Maret, Surakarta.
telah
dilakukan terhadap sepeda motor dengan tahun
Budiraharjo, H., 1991, Pencemaran Udara di DKI Jakarta Paru, Jakarta.
pemakaian 2007-2011 diperoleh hasil berurutturut
sebesar
1,135%,
0,831%;
0,626%;
0,547% dan 0,339%, maka dapat disimpulkan bahwa
semakin tua umur mesin kendaraan
Cahyonugroho, O.H., 2007, Kinetika Adsorpsi WarnaLimbah Tekstil dengan Abu Sekam Padi Menggunakan Reagen Tawas, Jurnal Teknik Kimia, 1, (2); 5964.
sepeda motor semakin besar pula kadar emisi gas CO yang dihasilkan. Karbon sekam padi
Daryanto, 1995, Masalah Pencemaran, Transito, Bandung.
sebanyak 25 gram yang telah diaktivasi memiliki potensi untuk menyerap emisi gas CO kendaraan
Hamzah, N., Nuzul, M., dan Musa, L., 2009, Pemanfaatan Sekam Padi sebagai Briket
sepeda motor sebasar 10,81%. 6
Bahan Bakar pada Rumah Jurnal Teknologi, 9, (1); 37-45.
Tangga,
Kementrian Lingkungan Hidup, 2006, Peraturan Menteri Negara Lingkungan Hidup Nomor 05 Tahun 2006 Tentang Ambang Batas Emisi Gas Buang Kendaraan Bermotor Lama. Maryanto, D., Mulasari, S. A., dan Suryani, D., 2009, Penurunan Kadar Emisi Gas Buang Karbon Monoksida (CO) dengan Penambahan Arang Aktif pada Kendaraan Bermotor di Yogyakarta, Jurnal Kesehatan Masyarakat, 3, (3); 162-232.
prekursor SiO 2 dari sekam padi untuk adsorpsi gas NO x , Prosiding Kimia FMIPA-ITS, SK-06. Sembodo, B.S.T., 2006, Model Kinetika Langmuir untuk Adsorpsi Timbal pada Abu Sekam Padi, Ekuilibrium, 5, (1); 28– 33. Teledyne Analytical Instruments, 2008, Operating Instructions For PEM-9004 Portable Emissions Analyzer. Wilder, O., 2010, Sekam Padi sebagai Sumber Energi Alternatif, (Online), (http://layong.blog.binusian.org/2010/08/0 4/sekam-padi-sebagai-sumber-energi-
Milenkovic, D.D., Dasic, P.V., dan Veljkovic, V.B., 2009, Ultrasound-assisted adsorption of copper(II) ions on hazelnut shell activated carbon, Ultrason. Sonochem, 16, (2); 557-563. Nasution, D.Y., 2006, Pengaruh Ukuran Partikel dan Berat Abu Sekam Padi sebagai Bahan Pengisi Terhadap Sifat Kuat Sobek, Kekerasan dan Ketahanan Abrasi Kompon, Jurnal Sains Kimia, 10, (2); 8691. Ngatijo, Faried, F., dan Lestari, I., 2011, Pemanfaatan Abu Sekam Padi (ASP) Payo dari Kerinci sebagai Sumber Silika dan Aplikasinya dalam Ekstraksi Fasa Padat Ion Tembaga (II), Jurnal Penelitian Universitas Jambi Seri Sains, 13 (2) : 47-52.
alternatif, diakses tanggal 17 Oktober 2013). Yuliati, F., 2009, Kajian Produksi Arang Aktif dari Sekam Padi untuk Pengolahan Air Limbah Industri, Makalah disajikan pada Seminar Nasional Teknik Kimia Indonesia, Program Studi Teknik Kimia Jurusan Teknologi Industri ITB, Bandung, Oktober. Yuliati, F., dan Susanto, H., 2011, Kajian Pemanfaatan Arang Sekam Padi Aktif sebagai Pengolah Air Limbah Gasifikasi, Jurnal Teknik Kimia Indonesia, 10, (1); 9–17. Zakir, M., Maming, dan Achmad, A., 2011, Adsorption of Methylene Blue and Eosin on Rice Husk Based Activated Carbon, Indo. Chem. Acta.,4, (2); 1-6.
Riesthandie, dan Murwani, I.K., 2010, Pemanfaatan Cu-NaA dan NaA dengan
7
